Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehen

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Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehen

Neuer Beitragvon pluspol am Dienstag 1. Februar 2011, 15:48

Hallo
das ist mein erster Beitrag. Ich habe auf einer Website diese Bemerkung gefunden. Es geht um den Transistor als Schalter

Eine dynamische Arbeitspunktverschiebung wird durch einen zum Basisvorwiderstand parallel geschalteten Kondensator erreicht. Der Wert des Basisvorwiderstands ist für den Sättigungsarbeitspunkt zu berechnen. Vor dem Anlegen der Steuerspannung ist der Kondensator entladen. Im Einschaltmoment fließt der hohe Ladestrom über den niederohmigen Kondensator und führt zur Übersteuerung. Nachdem der Kondensator geladen ist, fließt ein geringerer Steuerstrom durch den Basisvorwiderstand und hält den Arbeitspunkt im Sättigungspunkt. Im Ausschaltzeitpunkt ist der Kondensator noch geladen, wobei die Polarität direkt an der Basis negativer ist. Zusätzlich beschleunigt der von der Basis abfließende Entladestrom des Kondensators den Sperrvorgang und verkürzt somit die Ausschaltzeit.

Das kann ich nicht nachvollziehen. Ein zu einem Basiswiderstand paralleler Kondensator müsste die Ansteuerung des Transistors verzögern, weil der niederohmige Kondensator sich erst selbst lädt. Also wäre das Gegenteil wahr, der Transistor öffnet nicht, bevor der Kondensator geladen ist und Übersteuerung tritt auch erst mit Verspätung ein. Oder sehe ich da was falsch?
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon Erfinderlein am Dienstag 1. Februar 2011, 16:00

Hi,

versuche dir mal vorzustellen, wo Strom fliesst wenn der Kondensator lädt.
Zuletzt geändert von Erfinderlein am Dienstag 1. Februar 2011, 16:01, insgesamt 1-mal geändert.
Lothar Gutjahr bestätigt:Senneca hatte recht. Wir haben nicht zu wenig Zeit, sondern vergeuden zu viel.
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Dienstag 1. Februar 2011, 16:35

und vor Allem in welche Richtung der Ladestrom und der Endladestrom fließen.
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon pluspol am Dienstag 1. Februar 2011, 17:41

Erfinderlein hat geschrieben:versuche dir mal vorzustellen, wo Strom fliesst wenn der Kondensator lädt.

In den Kondensator, um das el. Feld aufzubauen. Dachte ich. Aber er fließt wohl dann auch durch B/E, während ich sozusagen davon ausging, dass am Gegenpol "nichts ankommt"

der mit den kurzen Armen hat geschrieben:und vor Allem in welche Richtung der Ladestrom und der Endladestrom fließen.

Mal sehen: Die Quelle verliert Spannung, low-Signal. Dann zieht er die Basis mit runter, das schaltet also tatsächlich schneller. Halbwegs richtig?

Danke bei der "Justierungs"-Hilfe. : :sm12:
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Dienstag 1. Februar 2011, 18:01

gehen wir mal von einem NPN-Transistor aus
Beim Aufsteuern fließt ein Basisstrom in den Transistor und zusätzlich fließt noch der Ladestrom des Kondensators durch den Transistor>>>>>>> erhöhter Basisstrom >>>> schnelleres Aufsteuern.
Beim Endladen muss die Basisschicht ausgeräumt werden damit der Transistor sperrt, dem steht aber der R begrenzend im Weg , der Kondensator sorgt auch beim Entladen für einen höheren Strom und damit zum schnelleren Sperren . Beide Teilströme (der durch den R und der durch den C) haben die selbe Flussrichtung
Bei einem Kondensator eilt der Strom der Spannung voraus!!
Bei einer Induktivität eilt die Spannung vor. (Bei Induktivitäten sich die Ströme verspäten )
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon pluspol am Mittwoch 2. Februar 2011, 10:07

der mit den kurzen Armen hat geschrieben:Bei einem Kondensator eilt der Strom der Spannung voraus!!

ok, vielen Dank. Was nun bei Transistoren, die stromgesteuert sind, bei einem Basiswiderstand-Parallelkondensator im Sinne des verbesserten Schaltverhaltens genutzt werden kann, wenn ich Dich richtig verstehe.

2 Anhangfragen dazu

- Es gibt auch die Möglichkeit, die schaltverzögernde Sättigung des Transistors mit einer (Schottky-)Diode, die zwischen Basis und Kollektor gespannt wird, um den Abfall der Kollektorspannung zu begrenzen, einzudämmen. Wie vergleicht sich damit die Kondensator-Variante ?

- MOSFETS sind nicht strom-, sondern spannungsgesteuert. Die Methode mit dem Kondensator wäre dann dort nicht sinnvoll? (Wobei ich zugebe, dass ich über das Schaltverhalten der FETs nicht informiert bin, besonders ob die überhaupt schaltverzögernde Sättigungszustände kennen).
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon BernhardS am Mittwoch 2. Februar 2011, 11:50

Hallo,

die schaltverzögernde Sättigung des Transistors

da ist schon ein kleiner Fehler in der Fragestellung. Ein- und Ausschalten sind zwei verschiedene Vorgänge.
Wenn der Basisstrom so hoch ist, daß der Transistor in die Sättigung geht, dann ist der Einschaltvorgang sehr schnell, jedoch der Ausschaltvorgang verlangsamt.

Für Grundlagen empfehle ich gern die Seite Elektronik-Kompendium.

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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon pluspol am Mittwoch 2. Februar 2011, 13:54

BernhardS hat geschrieben:
die schaltverzögernde Sättigung des Transistors

da ist schon ein kleiner Fehler in der Fragestellung. Ein- und Ausschalten sind zwei verschiedene Vorgänge.
Wenn der Basisstrom so hoch ist, daß der Transistor in die Sättigung geht, dann ist der Einschaltvorgang sehr schnell, jedoch der Ausschaltvorgang verlangsamt.

stimmt natürlich. Ich hatte mich dummerweise nicht klar auf den Ausschaltvorgang beschränkt

Dazu bei Elektronik-Kompendium: "Der Sättigungszustand ist erreicht, wenn die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors ihren niederohmigsten Zustand erreicht hat. Das passiert dann, wenn die Basisspannung UBE und der Basisstrom IB vergrößert wird und der Transistorkristall mit Ladungsträgern überschwemmt ist."

Bleibt nach meinem Verständnis immer noch die Frage: Welche Vor-/Nachteile bietet der Kondensator durch schnelles Ausräumen von Ladung im Vergleich zur Basis-Kollektor-Diode, die das Erreichen des Sättigungsbereichs verhindert ?
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon der mit den kurzen Armen am Mittwoch 2. Februar 2011, 16:16

Es ist ein kleiner Unterschied ob ein Transistor Verstärken oder Schalten soll.
Schau Dir dazu mal die Kennlinienfelder eines Transistors an.
Beim Schalten wird der Bereich zwischen sperren und voll auf gesteuert eben durch die Überflutung der Basissperrschicht sehr schnell durchlaufen, beim Verstärken wird eine Übersteuerung vermieden wegen der dann unvermeidlichen Verzerrungen.
Der Mosfet ist zwar Spannungsgesteuert trotzdem muss ein Strom fließen um die Kapazität des Gates umzuladen.
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon BernhardS am Donnerstag 3. Februar 2011, 07:41

Hallo,

Welche Vor-/Nachteile

Du musst erstmal Grundlagen büffeln, die Vorgänge verstehen und die Bauelemente im Zusammenfluß betrachten.
Eine Bewertung ob etwas vorteilhaft oder nachteilig ist, kannst Du in diesem Stadium noch nicht vornehmen. Außerdem haben technische Teile keine Vorteile, sondern nur Eigenschaften.
Ein Vor- obder Nachteil ergibt sich nur bei der konkreten Anwendung um eine Aufgabe zu erfüllen.

Also: Ist es bei der Aufgabenstellung "schnelles Abschalten" vorteilhaft einen Kondensator da oder dort hinzumachen? Nur so eine Frage ist sinnfällig beantwortbar.

Ich erlaube mir, da etwas streng zu sein. Unpräzises Reden und unpräzises Denken sind stets vergesellschaftet.
Daher ist es ganz wesentlich, sich möglichst präzise auszudrücken.

Bernhard
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon pluspol am Donnerstag 3. Februar 2011, 08:31

BernhardS hat geschrieben:Hallo,

Welche Vor-/Nachteile

Du musst erstmal Grundlagen büffeln, die Vorgänge verstehen und die Bauelemente im Zusammenfluß betrachten.
Eine Bewertung ob etwas vorteilhaft oder nachteilig ist, kannst Du in diesem Stadium noch nicht vornehmen. Außerdem haben technische Teile keine Vorteile, sondern nur Eigenschaften.


Hallo
Am Grundlagen lernen bin ich ja seit einiger Zeit. Mir ist auch klar, dass es bei der Frage nur um Schalt- und nicht um den Verstärkerbetrieb gehen kann, weil bei zweitem Arbeitspunkteinstellungen das Thema sind.

Beim Schaltbetrieb fiel mir auf, dass gegen das Sättigungsproblem meistens die Schottky-Diode empfohlen wird (Wirkung verstanden). Nur an einer Stelle kam die Idee mit dem Kondensator. Meine Grundlagenkenntnisse sind gar nicht mehr so schlecht, aber es kommt natürlich immer wieder zu ulkigen Fehlern (Kondensatorfunktionsweise an einem wichtigen Punkt missverstanden).

Erkennbar ist für mich,dass Dioden- und Basis-Kondensator-Methode das gleiche Problem behandeln. Ich habe das nicht als Bauteil-Auswahlfrage verstanden, sondern als Schaltungsvariante beim Schaltbetrieb.
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon pluspol am Donnerstag 3. Februar 2011, 12:55

Also, wie es aussieht, habe ich die Schalttechnik von TTL bzw. RTL und S-TTL durcheinandergebracht. Anfängerfehler.
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon Erfinderlein am Donnerstag 3. Februar 2011, 21:55

Hmm... wenn ich dein Lehrer wäre, würde ich sagen, schreibe das mal auf weniger als einer Seite auf und stelle die drei angesprochenen Technologien gegenüber. ( baue mir aber bitte keine Kondensatoren bei RTL ein, sonst müssen wir diese Weltraumlogik im Nachhinein auf RTCL umbenennen.)

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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon pluspol am Freitag 4. Februar 2011, 10:30

Erfinderlein"schreibe das mal auf weniger als einer Seite auf und stelle die drei angesprochenen Technologien gegenüber.

Wills probieren, aber da brauche ich Zeit zum Checken. Da offenbar nicht nur Tabellen mit Schaltzeiten, unterschiedlichen IO Spannungslevels etc. angesagt sind, z.B. http://de.wikipedia.org/wiki/Logikfamilie
Zuletzt geändert von pluspol am Freitag 4. Februar 2011, 10:48, insgesamt 3-mal geändert.
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Re: Kann Angabe zu Transistoransteuerung nicht nachvollziehe

Neuer Beitragvon pluspol am Samstag 5. Februar 2011, 17:31

„Fassen Sie mal ganz schnell das wichtigste zusammen“ ist sowas von heikel, am besten man geht gleich in Deckung, wenn nicht alle wichtigen Details klar sind. Vielleicht passt wenigstens manches

Alle TTL-Versionen
Versorgungsspannung 5 V
Pegel max Low 0,8 V, min High 2,4 V
RTL und TTL verwenden den Sättigungsbetrieb: Arbeitspunkt auf der Lastgeraden, wo die Verstärkungsleistung zurückgeht und eine minimale CE-Spannung anliegt

Standard-TTL
Schaltzeit 10ns, Leistungsaufnahme 10mW pro Gatter
Spezialität Verwendung von Multiemitter-Transistoren
Nachteile
- Begrenzung des Lastfaktors wegen des Stromverbrauchs des Eingangs
- Auf- und Abbau des Sättigungszustandes dauert länger als die Verschiebung des Arbeitspunkts im linearen Teil des Ausgangskennlinienfelds. Geschwindigkeit = Gatterlaufzeit wird dadurch begrenzt.
Vorteile
- Niedriger Ausgangs-Pegel für Signallevel Low, hoher Störabstand (Abstand Signalspannung zu vorgeschriebenem Grenzwert)
- Hohe Ströme = Unempfindlichkeit gegen statische Entladungen „ESD“

RTL, Widerstands-Transistor-Logik (älteste Version)
Merkmale wie TTL. Unterschiede:
- Keine Verstärkungsstufen. Zwischen Eingang und Ausgang liegt nur 1 Transistor. Spannungsniveaus und Signalpegel werden über Widerstände vermittelt, die zusätzlich Strom verbrauchen.
- noch stärkere Begrenzung des Lastfaktors
- Ausgangspegel für Low liegt bei NAND-Gattern bei einem Vielfachen von 0,2V, weil über CE in Reihe geschaltete Transistoren verwendet werden müssen. Begrenzung der Zahl der Eingänge, schlechterer Störabstand.
Vorteile
- In Schaltungen mit wenigen diskreten Logik-Elementen einfach zu realisieren

Schottky-TTL
Schaltzeit ca. 5ns, Leistungsaufnahme 10mW pro Gatter
Funktioniert mit einem zusätzlichen Bauteil pro Transistor, der Schottky-Diode. Der Sättigungsbetrieb, der bei TTL Standard ist, soll hier gerade verhindert werden zugunsten schnellerer Schaltzeiten. Die CE-Spannung kann nicht unter die 0,4V fallen, die ca. der Flussspannung der Schottky-Diode entsprechen.
Leistungsaufnahme 19mW pro Gatter
Nachteile: Höherer Stromverbrauch als Standard-TTL, kleinerer Störabstand für Low
Vorteile: Schneller

Weiterentwicklungen
Fast und Advanced TTL und Fast-Schottky TTL haben niedrigere Stromaufnahme und schnellere Laufzeiten als die Standard-Versionen. Beiden Techniken unterscheiden sich außerdem an diesen Punkten kaum voneinander.
Zuletzt geändert von pluspol am Samstag 5. Februar 2011, 18:00, insgesamt 4-mal geändert.
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